大跨度铝镁锰金属屋面施工技术

大跨度铝镁锰金属屋面施工技术

黄和涛

中铁城建集团第一工程有限公司，山西太原  030000

摘  要：随着国家经济的发展、大型公共建设项目的设计兴建，市场对高品质的屋面建材和技术系统产生了极大的需要，直立锁边铝镁锰金属屋面系统因其可以满足建筑多功能要求，具有结构造型美观、跨度大、质量轻、强度高、耐腐蚀，可抵消温度变化带来的屋面变形的特点和优势，完美达到防水、隔热保温、隔音、抗风的要求，在大型公共建筑中得到广泛推广应用。通过红河站站房建设经验总结形成直立锁边铝镁锰金属屋面施工工法，在提高施工质量，加快进度方面效果明显，技术先进，经济效益和社会效益明显。

关键词:大跨度铝镁锰金属屋面;施工技术 

1引言

铝镁锰合金屋面系统非常适用于新颖、大型工业、商业以及民用建筑复杂多变的屋面，防水、节能、美观、耐用，且可现场压型生产。该系统尚配有固定座、节点标准件以及配套的装饰、挡雪、防坠落系统，因而其广泛应用于体育场馆、会展中心、剧院和博物馆、机场、火车站、地铁站等文化与交通设施以及商业建筑、民用住宅等建筑的屋面。

2工程概况

2.1总体概况

红河站为线侧平式站房，站房总建筑面积28350.13㎡，生产生活房屋建筑面积8822.03平米，站房面积19528.1㎡。站房金属屋面长146米，宽74米，最低点标高为23.7米，最高点标高为32米。

3施工工艺及方法

3.1工艺流程

施工工艺流程如图1所示

3.2 主要施工工艺方法

屋面铝镁锰直立锁边屋面板系统，屋面板材厚度为1mm厚65/350铝镁锰屋面板，采用100mm厚保温岩棉，上铺0.49mm厚防水透气膜；底板为0.8mm厚穿孔镀铝锌压型钢板上铺无纺布，50mm厚吸音棉，1.5mm厚TPO防水卷材，如图2所示。

3.2.1屋面系统计算及实验

屋面安装前，先按照图纸要求建模计算，并经过抗风揭实验进行工艺验证。

图1 金属屋面施工工艺流程图

图2 屋面系统剖面示意

3.2.2钢结构拼装精度控制

钢结构拼装时需建立高精度测量控制网;严格按照工程测量规范和方案进行,严格控制加工制作精度,控制钢构件的加工质量;钢结构安装时进行全过程、高精度测量监控,发现偏差及时进行调整。

3.2.3误差调整

屋面系统误差调整通过钢结构檩条、檩托及T型码进行三重调节。钢结构安装时即对结构标高进行全程测量控制，确保屋面结构平整顺直，无凸起或骤降部位。

1.屋面檩托安装前,对屋面结构进行复测,按照实际标高,确定檩托高度,对局部不平部位的檩托采用垫板进行纠偏,确保檩条安装后平整。

2.檩条安装完成后，T型码安装时根据实际平整度对屋面进行微调。通过以上三重调节,可确保屋面整体平整。

3.2.4 檩条安装

3.2.4.1 檩条安装总体顺序

檩条的安装应根据钢结构屋盖的施工顺序,对钢结构屋盖已经完成的区域,檩条的施工应该及时跟进,保证后期屋面系统的安装能及时进行,保证工期。在具备檩条安装条件的施工区域,檩条安装应从早完成部位向后完成部位逐次吊装,避免交叉作业。在钢结构施工完毕后,屋面板安装前,对屋面钢结构进行复核,然后以一侧桁架边线进行屋面工程的定位和放线,每隔2榀桁架增加控制点进行校核。在檩条施工前应首先安装檩托,檩托的高度应为根据现场钢结构情况调整后的高度。檩条安装如图3示意。

3.2.4.2 檩条安装

主檩条与檩托连接采用焊接,次檩条与次檩托连接采用栓接。当主檩条吊装就位后，先点焊固定后检查正在安装的檩条顶面是否与已安装的相邻檩条顶面平齐、中心线是否对齐,如不平齐应作调整，相邻檩条顶面高差及中心线偏差在2mm以内时方可焊接。屋面跨度较大的，可采用分段控制法，可按每2-3跨作为一段控制，最简易的可以采用拉工程线结合2米水平靠尺控制。焊接过程中要采取减小变形的措施，两边交替对称焊接。主檩条与网架支托连接方式如图所示。

图3檩条安装示意

3.2.4.3 檩托安装

檩托安装主要应控制檩托的标高,使檩托螺栓孔的位置在同一屋面平线上。檩托螺栓孔采用椭圆孔,以增大可调节余地。

檩托的安装采用施工测量放线的方法,准确的按设计图纸确定的位置和角度放出檩托的位置,检查合格后,焊接檩托。檩托与桁架上弦杆顶面的角度应为直角,保证檩条安装后顶面在屋面剖面的曲线上,即檩托应在屋面曲线的法线方向上。檩托定位后，其与原桁架上弦杆的夹角要保证为 90°士1°位置偏差在5mm内。檩托安装完毕后应对檩托角度、位置进行检查,检查合格后在檩托上标出檩条安装中心线。檩托安装如图4所示。

图4檩托安装示意

3.2.4.4 防腐处理

因檩条为镀锌构件,焊接时破坏了镀锌层，所以焊接后应对焊缝及其四周进行防腐漆涂刷。防腐按设计要求处理。表面防腐前清除干净焊缝表面的药皮和污物。

3.2.5 底板安装

底板安装前应先在底板檩条上弹出底板安装控制边线，然后进行底板安装。根据底板排板图用全站仪以每个施工段的排板控制线为基准线，向两侧测放底板安装控制边线，底板安装边线测放完后应进行复查，允许偏差为士2mm，满足要求后再进行底板安装，底板安装边线要求准确，以确保底板板肋顺直。底板安装如图5示意。

图5底板安装示意

3.2.6 T型码安装及调试

T型码即屋面系统的T型固定座。T型码是将屋面风载传递到衬檩的受力配件，它的安装质量直接影响到屋面板的抗风性能;T型码的安装误差还会影响到面板的纵向自由伸缩，因此，T型码安装成为本工程的关键工序,其安装控制要点如下。

1.放线。首先在电脑中运用AutoCAD进行1:1立体建模，在屋面东面选定一个点A，将每一个T型码相对于A点的三维空间坐标标注出来，然后在现场根据实际提供的轴线和标高找到A点的现场实际位置，在此架起全站仪调整到设计位置,再根据图纸上每个T型码的空间坐标运用全站仪将其定位。

T型码沿板长方向的位置只要保证在檩条顶面中心，T型码的数量决定屋面板的抗风能力，T型码沿板长方向的排数按建筑物的高度、屋面坡度、不同位置和迎风方向、最不利荷载(屋顶转角和边缘区域)等因素而定，尤其是转角和边缘部位更是控制的重点。

2.钻孔。T型码用螺栓固定,螺丝不具备自攻能力，需要先用电钻预钻孔。钻孔直径应根据螺丝的规格确定，一般应比螺丝直径略小，这样才能保证自攻螺丝的抗拔能力。

3.安装T型码。钻好孔后，用电钻螺丝枪打螺丝，要求螺丝松紧适度，不出现歪斜。安装T型码时,其下面的隔热垫必须同时安装，每钻完一个螺丝孔，立即打一颗螺丝。

4.复查T型码位置。用目测的方法检查每一列T型码是否在一条直线上，如发现有较大偏差时，在屋面板安装前一定要纠正,直至满足板材安装的要求。T型码如出现较大偏差,屋面板安装咬边后,会影响屋面板的自由伸缩，严重时板肋将在温度反复作用下磨穿。T型码安装如图6示意。

图6 T型码安装示意

3.2.7 屋面保温及防水透气膜安装

3.2.7.1保温层施工

保温工程施工前,檩条、底板等应须通过验收,焊部、防锈应符合设计要求和质量要求，支座、包角等配件应安装完毕,有布线要求的,应落实布线等工作。伸出底板的管卡，各种进户管线和其他设备的预埋件、连接件应安装完毕，并按外保温系统厚度留出间隙。卡件、支架与保温相接处应用玻璃棉填平,做到无缝隙、无渗漏。

岩棉板安装时，先根据屋面板T型支座的位置及间距进行测量放线，然后在岩棉板上定位开孔，孔洞直径可稍比支座的尺寸大一点，等岩棉板安装后，再在支座开孔后的缝隙处塞入事先准备好的小块岩棉板。

岩棉板安装前，根据岩棉板排布方向,弹出岩棉板的定位线,并在屋面边缘铺设固定第一块定位岩棉板。根据弹出的排布方向，参照第一块岩棉板，依次将成品的岩棉板块铺设在隔气层上。岩棉安装如图7示意。

图7岩棉安装示意

3.2.7.2防水透气膜施工

1铺设前,应按设计要求确认铺法。

2将防水透气膜印刷面朝上，在檐口处(或屋面一侧起始处)预留长约200mm的防水透气膜，并临时固定。

3防水透气膜由屋面最低处向上搭接铺设，平行于屋脊的搭接缝，应顺流水方向搭接,垂直于屋脊的搭接缝，应顺年最大频率风向搭接,膜与膜之间的上下搭接宽度应>100mm、左右搭接宽度应≥150mm。相邻两幅膜的纵向搭接缝应互相错开。

4.防水透气膜横向搭接应避免设于屋脊和天沟处。

5.在防水透气膜穿管处,将防水透气膜开一子径小于管口的孔洞并套过管体,开孔四周用柔性防水沿管一圈密封固定。

5.2.8屋面板安装

1.放线。在T型码安装合格后，只需设面板端定位线，一般以面板出天沟的距离为控制线，板块伸入天沟的长度以略大于设计为宜,以便于修剪。

2.就位。施工人员将板抬到安装位置，先检查前一块板的小边是否完全扣入固定座，此对屋面抗风能力起关键作用，检查无误后，就位时先对板端控制线，然后将搭接边用力压入前一块板的搭接边。检查搭接边是否能够紧密接合，如不能搭接紧密应找出问题，及早处理。屋面板安装如图8所示。

图8屋面板安装示意

其将影响板的抗风能力，务必做到位。完全扣合好后安装下一块板，随后用手动瓦夹每隔两个固定座夹一处固定座的板肋,以防板肋在内应力作用下弹出固定座,防止锁边前板被风吹坏。面板安装施工如图8所示。

完全扣合好后安装下一块板,安装5块后,用手动夹板器进行预锁边，主要是对固定座处进行预锁保证固定座的上支端完成扣入板肋，若在预夹时对固定座安装精度不够，锁不上或固定座安装位置较低未扣合进板肋及时进行调整，防止电动锁边后板肋爆裂或锁空。

面板安装时，板底的保温层与面板几乎同时，先铺镀锌压型钢板、然后铺保温层,紧接着安装面板，当天铺完的保温层必须将面板盖上，防止风吹雨淋。

3.咬边。沿小锁边线方向上排布板。大锁边咬合小锁边，一般板安装是从屋面的一端到另一端。屋面板咬边如图9所示。

图9屋面板咬边示意

特殊情况下有时需要改变板的铺设顺序。在安装圆屋顶或者屋顶坡度同屋面板平面成直角时可能需要不同的板安装顺序。这些板安装的过程在施工前要有详尽的方案说明并且需要专门的详图。

面板位置调整好后,安装端部面板下的泡沫塑料封条，然后进行锁边要求锁好之后的边连续、平整，不能出现扭曲和裂口。在锁边机前进的过程中,其前方1m范围内必须用力使搭接边接合紧密。对本工程而言，锁边的质量关键在于在锁边过程中是否用强力使搭接边紧密接合，屋面面板边角等机械无法锁边部位应用人工锁边牢固。当天就位的面板必须完成锁边，保证夜晚来风时板不会被吹坏或刮走。

4.板边修剪。采用无齿锯进行修剪檐口和天沟处的板边，屋面板伸入天沟的长度与设计的尺寸一致，有效防止雨水在风的作用下不会吹入屋面夹层中。

3.2.9 细部处理

3.2.9.1不锈钢天沟及虹吸雨水口安装

天沟采用不锈钢天沟，两段天沟之间的连接方式为焊接，天沟施工节点如图12~图15所示。将现场预制好的天沟板定位安装在天沟构造层上，并搭接拼装，天沟板的拼装规整后，先采取点焊方式固定。天沟节点示意图如图12所示。

图10天沟节点构造示意

安装好的天沟板表面不得有裂纹，裂边腐蚀，穿通气孔，不得有轻微的压过划痕等缺陷。焊缝成型良好，无气孔，渗漏现象,板面整洁,线条顺直。天沟安装注意找坡，不得积水。

3.2.9.2屋脊安装

屋脊采用1.0mm厚氟碳涂层铝镁锰合金屋脊盖板，结合2mm镀锌钢板屋脊配件固定于屋面钢结构檩条上，两侧采用铝合金堵头及披水板封堵，整个屋脊与屋面板分离不连接,使屋面板可自由变形，保证良好的防水及美观效果，屋脊盖板安装完成后，为防止大风使盖板产生松动变形或脱落，在盖板上每隔1.2m加一5mm厚扁钢压住，扁钢两端与抗风夹连接固定。防止温缩引起屋脊盖板翘起。如图11所示。

图11屋脊盖板固定

3.2.9.3系统安装

防坠落设计:

屋面屋脊部位以及檐口位置各设一防坠落系统，便于屋面清洗维修。防坠落采用不锈钢支座夹在铝合金支座位置，φ8mm钢丝绳相连接。钢丝绳支座间距6.8m。如图12，图13所示。

图12防坠系统节点构造  图13防坠系统实体

3.2.9.5面检修马道安装

屋面检修马道采用不锈钢方管,通过螺栓及夹具固定于屋面板上，马道设置数量需按照屋面面积进行确定，如图14、图15所示。

图14检修马道节点构造                                图15检修马道实体

4技术特点

4.1造型美观整体性强、减少了搭接，防水性能好直立锁边有效咬合，避免了雨水从搭接处渗漏，提高了屋面的防水性能。

4.2铝镁锰金属屋面强度大、自重轻、耐腐蚀、寿命是彩钢屋面的3倍以上。

4.3安装工艺简单,便于操作，采用工具箱式移动压板设备，便于现场加工，提高施工工效，缩短工期。

4.4面板采用T型支架固定，有效避免对屋面板的损坏，避免了应力集中,提高了屋面抗风压性能。

5效益分析

5.1经济效益

机械化施工程度高，大部分材料均为成品或半成品，只需要进行安装，大大减少了现场工作量，节约工期30天，屋面板根据现场实际尺寸加工，节约材料，屋面安装方便,节约人工消耗。

节约铝镁锰面板费用：节约板材5t，5*28000=14万元

节约吊车租赁费用：1台/月*1月*4.5万元/台=4.5万元  

节约塔吊租赁费用：3台/月*1月*4万元/台=12万元                                      

节约人工费用：30天*50工/天*350元/工=52.5万元

共计节约费用83万元

5.2社会效益，经检验和分析研究，采用铝镁锰合金板屋面系统施工的建筑屋面,减轻近三分之二的屋面荷载，工程机械费略高，材料费低，人工费低，机械化施工程度高,施工周期短，保温、节能，整体效果美观。从经济效益及社会效益等各个方面进行综合分析，铝镁锰合金板屋面系统施工方法值得大力推广。

6结论

本工法在此工程中加快了工期，节约了成本，提高了施工质量，为今后类似工程提供了可参考的依据。

参考文献：

[1]张晓冬. 直立边锁扣式铝镁锰合金金属屋面施工技术[J]. 今日科苑, 2008(7):1.

   [2]葛书启, 李凯, 陈其全,等. 铝镁锰合金板金属屋面装饰工程综合施工技术[J]. 中州建设, 2009(21):2.

[3] 王江波, 王宇, 严瑾. 直立锁边铝镁锰合金金属屋面施工技术[J]. 建筑工程技术与设计, 2017, 000(020):194-194,2544.